基于二自由度汽车模型的汽车质心侧偏角估计

一、质心侧偏角介绍

在车辆坐标系中,质心侧偏角通常定义为质心速度方向与车辆前进方向的夹角。如下图所示,u为车辆前进方向,v为质心速度方向,u和v之间的夹角便是质心侧偏角。

质心侧偏角的作用有如下三点:

1、稳定性评估,转弯过程中,质心侧偏角可以反映车辆的姿态变化,过大或者过小都可能导致车辆失去稳定性,通过监控质心侧偏角,可以提高车辆在转弯时的稳定性。

2、操控性优化,合适的侧偏角可以使车辆更容易控制,提高驾驶员对车辆的操控性和响应度。

3、车辆姿态控制,质心侧偏角是很多车辆动态控制系统的重要输入参数,如ESC。

质心侧偏角不容易由传感器直接测量得到,在实际应用中,质心侧偏角常常使用估算的方法得到。本篇博客中,使用卡尔曼滤波器,基于车辆二自由度模型,进行质心侧偏角估计。

关于卡尔曼滤波器的使用,可以查看博主往期文章。

三个实例迅速掌握经典卡尔曼滤波用法_卡尔曼滤波 实例-CSDN博客

二、 二自由度模型的推导

在汽车理论第五章,以下三页有推导过程,心急的小伙伴可以直接看结论。

最终得到以下这组方程:

式子中,

m,整车质量;k1为前轮侧偏刚度;k2为后轮侧偏刚度;β为质心侧偏角;a为质心到前轴距离;b为质心到后轴距离;u为车速;δ为前轮转角;wr为横摆角速度;Iz为汽车转动惯量;v为车辆坐标系下的侧向速度。这几个量中,k1,k2,a,b,Iz为车辆固定参数;u为车速,直接测量得到;δ,前轮转角,也很容易由方向盘转角就可以换算得到;wr,陀螺仪直接采集得到。只有β质心侧偏角无法由传感器直接测量得到。

本篇文章中,通过已知的观测量横摆角速度Wr和方向盘转角δ,用卡尔曼观测器估计,初步估计质心侧偏角,并与carsim中质心侧偏角进行对比。

三、状态空间方程推导

四、与carsim联合仿真

目前仍在以下两问题:1、确保质心侧偏角估算准确的情况下,轮胎侧偏刚度k1,k2与carsim中的轮胎侧向力曲线对不上;2、低速(50km/h)以下时,侧偏角估算震荡。

五、模型与脚本

需要模型的同学们,还是在某宝店 极简车辆控制

包含以下几个文件

1、双击carsim图标,打开carsim,选择红框中的按钮,并continue;

2、选择文件夹中的发货文件夹中的.cpar文件,并按照提示,创建一个文件夹,用于存放carsim工程,在接下来的对话框中,直接按照默认的第一个,点击select,出现进度条,导入完成后,会弹出carsim界面。

3、更改simulink模型路径,

先解锁,再点击simlink模型名称,蓝色位置。

在这个界面中,同样需要先解锁,然后把这两个路径设置到存放simulink模型的位置。注意,路径最好不要有中文名。

4、点击home,返回主界面,点击Send to Simulink,可以打开matlab,并打开simulink模型。

5、运行simulink模型即可。

6、仿真环境

博主用的是carsim 2019+matlab2022b版本。

carsim建议用2019版本,下载及按照过程可参照b站链接:

最新!Carsim2019详细安装教程【附安装包】_哔哩哔哩_bilibili

如果你的matlab不是2022b版本,注意核对下carsim工程中这个matlab版本选项。

同时,这里选择另存的2018b版本模型。注意,路径最好不要有中文名。

相关推荐
深蓝冰河3 小时前
汽车为什么会跑图解汽车构造与原理
汽车·汽车维修·汽车保养
小玮看世界6 小时前
驶向信仰的故乡:打造德系汽车文化朝圣的“蓝海”服务
汽车·产品运营·创业创新·用户运营·商业模式·汽车文化·德国
m0_466525296 小时前
东软OneCoreGo® 7.0以标准化实践赋能汽车全球化出海
汽车
阿乔外贸日记7 小时前
摩托品类进军亚美尼亚市场路径分享
大数据·人工智能·智能手机·云计算·汽车
叫我:松哥8 小时前
基于神经网络的汽车与自行车的分类算法设计与实现,采用ResNet50和迁移学习,准确率达到99%
人工智能·python·神经网络·机器学习·分类·汽车·迁移学习
金融Tech趋势派9 小时前
企业微信SCRM哪个好?2026年企业微信客户管理工具服务商选型测评与金融汽车零售等行业实战指导
金融·汽车·企业微信
GlobalInfo1 天前
新能源汽车整车控制器(VCU)产业洞察:市场现状+发展前景(2026版)
人工智能·汽车
郑洁文1 天前
汽车推荐系统的设计与实现
汽车·毕设·汽车推荐系统
jkyy20141 天前
车载健康座舱成新赛道?汽车健康数字化重塑出行新价值
大数据·人工智能·汽车·健康医疗
Szime1 天前
AD9218 国产替代方向:双通道 10 位 105MSPS ADC 选型支持
单片机·嵌入式硬件·fpga开发·汽车